Speichertechnologie bei der RWE

Beschreibung

Zukunftsorientiert: der Großbatteriespeicher Herdecke

Die Schwankungen der Netzauslastung, die durch die zunehmend dynamischen Ein- und Ausspeisungen auftreten, stellen Versorger vor große Herausforderungen. Eine viel diskutierte Möglichkeit, die Netzfrequenz trotz dieser Schwankungen stabil zu halten, sind Batteriespeicher. RWE Generation setzt bereits jetzt auf diese Lösung und investierte 2017 6 Mio. Euro in ein Batteriespeicher Pilotprojekt in Herdecke.

Der Großspeicher wurde auf einer Freifläche direkt neben dem denkmalgeschützten Pumpspeicherkraft-werk Köpchenwerk von 1930 errichtet. Auf dem Gelände können Synergien mit der Infrastruktur des Pumpspeicherwerks genutzt werden: Neben einem Mittelspannungsanschluss befindet sich am Standort eine Betriebsmannschaft mit jahrelanger Erfahrung in der Zwischenspeicherung elektrischer Energie und im Umgang mit der dabei verwendeten Technik.
Für die Konzeption und den Bau beauftragte RWE das Unternehmen BELECTRIC, einen weltweit führenden Spezialisten für Energiespeichersysteme. Für die fernwirktechnische Ausstattung und die Implementation eines eigens konzipierten Steueralgorithmus zur Lade- und Entladesteuerung des Batteriespeichers verließ sich der Konzern auf die Technik und das Knowhow von SAE. Das Resultat ist ein automatisiertes Speichersystem, das bei schwankender Netzfrequenz durch ein Ungleichgewicht von Ein- und Ausspeisung eine Regelleistung von bis zu 7.000 kW bereitstellt – und das in nur wenigen Sekunden: Wird Strom aus dem Netz in die Batterie eingespeist, wandelt der Transformator die Wechselspannung für die Speicherung auf 330 V herunter. Die drei Umrichter der Anlage arbeiten als Gleichrichter, wandeln so die 3-Phasen-Wechselspannung in Gleichspannung um und laden die Batterie.

In jedem der drei jeweils 30 Tonnen schweren Übersee-Container speichern dann insgesamt 552 Batteriemodule mit je 100 Lithium-Ionen-Zellen aus dem Automotive-Bereich diese Energie. Die Batteriemodule sind das Kernstück des Großspeichers. Wird die Batterie wieder entladen und der Strom zurück ins Netz gespeist, wandeln die Umrichter die 900 V Gleichspannung, mit einer Gesamtleistung von 7.000 kW, wieder in Wechselspannung um. Im Transformator wird die Spannung für das Mittelspannungsnetz auf 10 kV hochtransformiert. Der Batteriespeicher ist über eine vierfeldrige Mittelspannungsschaltanlage an das Netz angeschlossen: In drei Feldern verlaufen die Lastflüsse über den Trafo von und zur Batteriespeicheranlage. Ein Feld enthält den Abgang ins Mittelspannungsnetz.

Ein- und Ausspeisemanagement in Abhängigkeit der Frequenz

Wenn die RWE Supply & Trading Primärregelleistung vermarktet, so zielt der Betrieb des Batteriespeichers darauf ab, die schwankenden Lastflüsse auszugleichen und die Stabilisierung des Netzes effektiv zu fördern. Hierzu müssen die Lade- und Entladebefehle unter Berücksichtigung der Frequenz für die optimale Netzauslastung und den optimalen Auslastungsfaktor der Batterie erfolgen. Die RWE hat zur automatischen Berücksichtigung dieser Faktoren eigens einen Algorithmus entwickelt, den SAE IT-systems in die Software der Fernwirktechnik eingearbeitet hat: Die Steuerung funktioniert so automatisiert, kann bei Bedarf aber auch ad hoc durch die Leitstelle erfolgen.

Kommunikation im und mit dem Speicher

Den zentralen Kommunikationsknoten zwischen Batteriespeicher, Leitwarte und Kraftwerkseinsatzplanung/Dispatch bildet ebenfalls die Fernwirktechnik von SAE IT-systems. Hier kommen mehrere Fernwirkgeräte des Typs net-line FW-5-GATE und FW-50 zum Einsatz.
Kennzahlen für die Primärregelleistung, den Betriebsstatus der Batterie, Frequenzangaben und die zur Verfügung stehende Ein- und Ausspeiseleistung bzw. -dauer kann die Kraftwerkseinsatzplanung/Dispatch über die SAE Fernwirktechnik aus der Ferne auslesen. Diese Daten können auch für die Wartung des Großspeichers von Bedeutung sein.
Dank der fernwirktechnischen Anbindung kann RWE Erbringungsdaten, technische und regulatorische Restriktionen des Speichers überwachen, analysieren und auf Trends reagieren. Zur sicheren Trennung der IP-Netze für die Prozesssteuerung des Energiemanagementsystems und des Leitwartennetzes der RWE wird ein FW-5-GATE als Protokollkonverter eingesetzt. Dieses wandelt die Protokolle IEC 60870-5-104 und IEC 60870-5-101 bidirektional um und erzeugt so einen „Serial-Gap“ – einen Medienbruch als unüberwindbare Hürde für Angriffe aus unterlagerten Netzen.

Die verfügbare Leistung des Batteriespeichers ist beim Übertragungsnetzbetreiber Amprion gemeldet und wird von der RWE Supply & Trading von Essen aus vermarktet. Angebot und Nachfrage auf dem Primärregelenergiemarkt können so ausgeglichen werden.
Auch bei den folgenden Batteriespeicherprojekten, wie der Anlage in Hoppecke, setzt RWE für die Steuerung auf die gemeinsam entwickelte Fernwirklösung von SAE.

„Speichertechnologien sind das Bindeglied zwischen modernen Netzen und einer volatilen Erzeugung aus erneuerbaren Energien.“
Frank Amend, Geschäftsführung Belectric